流态化浸出(fluidizing leaching)

物料颗粒受上升液体的作用，呈悬浮状态的浸出方法。

特征

这种方法具有优于传统浸出工艺的一系列特征：

(1)可全部水力操作，不需用机械搅拌；

(2)可低液固作业，处理贫矿也能获得较浓的浸出液；

(3)可连续、逆向运转，并能在单个设备中建立浓度梯度，因而可免去多级串联系统中的级与级之间的液固增稠、分离、输送等设备；

(4)单位生产能力大，设备容积较小，占地较少，并适用自动控制。

简史

人们早就利用液体和固体颗粒相互作用的原理进行砂里淘金、跳汰选矿，但利用液一固流态化理论来实现流态化浸出的湿法冶金作业，是在20世纪50年代初期流态化焙烧技术广泛应用于有色金属冶金工业之后。中国在1959年开始研究流态化浸出，以后陆续在铝矾土烧结料的溶出、含钴黄铁矿烧渣的浸洗、锌焙砂的浸洗、氧化铅锌烟尘的浸洗等方面进行了大量工作，有的达到了中间试验厂试验成功的程度，有的已用于工业生产。在国际上，美国的里基斯(Rickles)于1965年提出流态化浸出设想；20世纪60年代中期到70年代末，匈牙利的波林斯基(Polinszky)和前苏联的布罗沃依()等分别报道了流态化浸出和洗涤颜料、中性浸出锌渣的研究结果，法国、美国、南非发表了一些有关流态化浸出和洗涤的专利。

流态化形成

   一般来说，液固系统达到流态化时，颗粒均匀分布在流体中，并在各方向向上作随机运动，床层表面平稳且清晰，流体于颗粒之间的空隙流过，随着流速的增大，床层均匀膨胀，这种流型称为散式流态化。湿法冶金过程的流态化现象多属液固系统的散式流态化。散式流态化是具有最简单流动规律的流态化体系。图1所示为散式流态化的床层空隙度和压降随流速变化的曲线。

从图中看出，液体在低流速时，床层为固定床，在双对数坐标上流体通过床层的压降△p的对数随液体流速线性上升，而空隙度维持一常数ε_o。当流速u达到某一临界值u_f时，颗粒开始流态化，被液体悬浮。当达到全部流态化时，所有颗粒被液体悬浮，此时压降△p等于单位面积上料层的有效质量：

△p=(ρ_s—ρ_f)(1—ε)H           (1)

式中ρ_s和ρ_f分别为固体颗粒和流体的密度，ε为空隙度(床层中未被颗粒所占空间体积与床层总体积之比)，H为床层高度。全部流态化时压降不随流速而递增，但颗粒床层却随流速而膨胀，孔隙度加大，直到流速达到颗粒的自由沉降速度u_t时，ε=1。

若将空隙度随流速在对数坐标上的近似线性关系看成线性，即

u=u_tεⁿ                      (2)

式中空隙度指数n为这线性关系的斜率。指数n取决于颗粒的直径以及另一些有关颗粒和流体的属性。

通过式(1)和式(2)的近似处理，可将一般的液固流态化规律抽象为理想流态化。理想流态化这一概念可作为简化处理复杂工程问题的手段，公式(2)可用于定量分析有关散式流态化问题(见液一固流态化反应器解析)。

应用

   图2所示为常见的流态化浸出器。在沿高度改变截面的反应柱中实现液固流态化时，床层可发生激烈的搅拌和液流对固体颗粒理想的环流，使得外扩散阻力急剧下降，过程强化，因而显著提高了设备的单位生产能力。固体颗粒多由顶部、也可由下侧部加入，固体渣料由底部排出，上清液由澄清区溢流排出。

前苏联于1971年建立一套高6.5m的酸浸出处理中性浸出浓泥装置，槽体由钢板焊成，截面积自下而上扩张(槽上方直径为2.5m)。废电解液由下供给，矿浆充满流态化床层的整个高度，上清液由溢流口排出，浸出渣由排料管排出。长期运转查明，这一装置按固体物料计算的生产率为22t／(m³•d)，滤饼含酸溶锌1.17％，1台3m³流态化设备可代替2台27m³的机械搅拌浸出槽，单位生产能力较机械搅拌槽高17倍。这套装置于中性浸出锌焙砂时生产率达30t／d(对固体)或240m³／d(对溶液)。